一种耐腐蚀碱泵用集装式机械密封的制作方法

本发明涉及一种碱泵用集装式机械密封，具体涉及一种耐腐蚀碱泵用集装式机械密封。

背景技术

碱泵在使用过程中位于碱洗塔底部，管道和设备的锈蚀物以及裂解气中的杂质和重组分聚合物都沉积在塔底，同时塔内naoh与h2s和co2组分发生反应，生成na2s、na2co3产生结晶物，泵入口滤网通常为40目，在实际生产过程中经常堵塞，使泵内抽空，将滤网减小能够解决入口堵塞问题，但也造成进入泵体内的碱液含有大量杂质和结晶物，由于采用自身冲洗方式，这些杂质和结晶物沉积在密封腔内，使动环和动环座、轴套间的间隙被阻塞，导致动环轴向动作不灵活甚至被卡死，弹簧因被腐蚀卡涩，弹性不足，不能提供原设计的端面比压，导致密封面不能良好的贴合，液膜平衡被破坏，使密封出现微漏，随着结晶物和杂质进入摩擦副端面，密封面逐渐被磨损，动环轴向补偿不灵，造成密封泄漏量增加，最终导致密封彻底失效；

现有技术《浓碱泵机械密封失效分析及改进》（庄永福著）一文提供的技术资料中分析了泵机械密封的失效原因，并给出了相应改进措施，具体包括：（1）改机密封机构，采用静环补偿，选用艾格3055型卡式单端面机械密封（集装式），通过自动锁紧环实现精确定心，可调节式压盖直接配合常用螺栓使用，集装式结构安装方便，静环和轴套间隙不存在介质侧，保证静环轴向补偿的灵活性，弹簧位于辅助密封圈外侧，与介质完全隔开，避免了弹簧的腐蚀和卡阻；（2）改变摩擦副材质，去除密封冲洗与背冷，卡式密封动环和静环材料均采用碳化钨，具有极高的强度和硬度、良好的耐磨性和抗腐蚀性，从而杂质和结晶物难以对其造成损坏，同时，碳化钨摩擦副具有优良的导热性，线性膨胀系数很小，在较高温度下能保护良好的密封性，辅助密封环材质援用氟橡胶fpm2461，耐腐蚀、弹性好，最高工作温度为250℃；使用寿命达两年以上，但在使用时，其可输送介质含固量减少，无法满足高含固量介质的输送需求，而且无法避免会使具有腐蚀性的有毒有害介质渗漏入大气，随着工业生产对环保要求的不断提高，该技术已无法满足相应需求。

申请号为201310530974.6公开了一种塑料泵内装式双端面机械密封结构，其中第一动环安装在叶轮的背面，和第一动环配合的第一静环设在泵盖内，第一静环通过第一弹簧连接静环压盖，第一弹簧是静止的不与介质接触，所述泵盖连接静环压盖，叶轮在静环压盖原理叶轮一侧的轴上固定有弹簧座，弹簧座上设有第二动环，弹簧座的第二动环与静环压盖的接触面设有配合的第二静环，第二静环和第二动环通过设于弹簧座上的第二弹簧压紧，采用双端面机械密封结构，可以提高机械密封大气侧的冷却液压力，大于机械腔压力，确保有毒、易燃易爆介质不外漏；但其密封为分体式机械密封，在装配和更换时操作比较繁琐；在装配过程中，由于其轴套结构限制，很容易出现在装入时静环圆周方向受力不均，叶轮、壳体、支架安装时容易出现装配误差，弹簧压缩量容易受影响，导致在使用时端面比压出现忽大忽小的状况，端面比压过大时，容易出现磨损，影响使用寿命，端面比压过小时，可能会出现泄漏，不满足密封要求，因此，需要再此基础上进一步改进。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有问题，提供了一种耐腐蚀碱泵用集装式机械密封。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种耐腐蚀碱泵用集装式机械密封，包括轴套、压盖以及位于压盖内侧的介质端密封和位于压盖外侧的大气端水密封，压盖上设有冷却水口，所述轴套设于泵轴外，叶轮通过叶轮轮毂设于泵轴的端部，所述轴套靠近叶轮的一侧设有由倾斜面连接的台阶式结构，所述台阶式结构靠近叶轮的一侧设有开口朝向泵轴的环形凹槽，所述台阶式结构上设有轴向定位孔，轴套远离叶轮的一侧设有凸型结构和径向定位孔；

所述介质端密封包括位于台阶式结构上的第一动环以及与第一动环配合的第一静环，第一静环通过静环座与压盖固定，压盖上设有第一弹簧座，第一动环和第一静环由第一弹簧座与静环座之间的第一弹簧压紧；

所述大气端水密封包括第二动环，压盖的远离叶轮的一侧底部固定连接第二静环，通过泵轴的径向定位孔固定第二弹簧座，第二动环和第二静环通过设于第二弹簧座上的第二弹簧压紧。

进一步的，所述环形凹槽与叶轮轮毂之间设有o型圈，该o型圈与叶轮轮毂形成径向密封，解决了由于零部件加工误差造成的密封端面比压不恒定而造成的密封失效的问题。

进一步的，所述集装式机械密封用于碱泵，所述碱泵包括泵体，所述泵体和压盖之间设有密封盖，密封盖与压盖之间、压盖与静环座之间设有o型圈；所述凸台结构上方与第二动环和第二弹簧座之间设有o型圈，能够保证水密封的密封性；所述密封盖靠近叶轮轮毂的一侧设置为倾斜面，所述倾斜面延伸至介质端密封端面，在现有技术中密封盖靠近叶轮轮毂的一侧为多台阶式结构，在实际运行过程中容易形成漩涡，造成结晶物堆积，导致机封失效，而该装置中密封面的合理设计，可以避免出现漩涡，结晶物无无法堆积，保证介质端密封端面的正常工作。

进一步的，所述第二静环与轴套之间存在间隙，能使冷却水对第二静环和第二动环充分冲洗和冷却。

作为对上述方案的进一步改进，所述第一弹簧和第二弹簧均为多弹簧形式，在密封面上压力均匀，不受轴径变化的影响；第一弹簧为静止型设计，由于第一动环和第一静环的配合作用，配合o型圈将介质与第一弹簧隔开，避免了第一弹簧被介质腐蚀或颗粒卡死。

作为对上述方案的进一步改进，所述第一弹簧座与压盖为一体式结构，能够使加工与装配更简单，节约生产成本和使用成本。

作为对上述方案的进一步改进，所述集装式机械密封由轴套、第一动环、第一静环、静环座、第一弹簧、压盖、第二静环、第二动环、第二弹簧、第二弹簧座装配得到，能够简化装配和更换步骤，保证密封性，有助于延长机械密封的使用寿命。

所述冷却水口注入冷却润滑液，所述冷却润滑液由以下重量百分比的原料制成：吡啶硫酸锌0.02-0.06%、碳酸丙烯酯0.06-0.16%、二缩水甘油基苯胺0.08-0.12%、硬脂酸镁0.04-0.08%、山梨糖醇甘油酸酯0.06-0.08%、植物改性料1-2%、余量为水；所述植物改性料的制备方法为：将酸角种子、槐米、白芷分别研粉干燥至含水量为8-10%后，按重量比4:1:1混合，在相当于其重量5倍质量浓度为60%的酒精中以24.5khz的频率每2分钟更替循环对其提取，20分钟后得到提取液，回收乙醇，浓缩至其体积的1/10，然后加入相当于其重量3-6%的氯化石蜡、1-2%的松香、0.2-0.8%的磷酸钠、0.1-0.4%的碱土金属磺酸盐，在温度为60-70℃的条件下搅拌反应30-40分钟得到。

所述冷却润滑液分散均匀稳定，能有效吸收未反应进入泵体的微量h2s和co2，在水密封区域内具有较好的流动性，不会粘附在水密封区域内，润滑效果好，能够有效散热，能吸附磨损残料并带出，保护动环和静环用碳化钨等材质不受腐蚀，有效减缓其磨损量，延长其使用寿命。

本发明相比现有技术具有以下优点：该装置在碱泵中安装后，可用于输送介质固含量为40%的介质，介质端密封为内流式结构设计，降低了介质及结晶物进入密封端面的可能性；轴套结构的合理设计，介质端由o型圈与叶轮轮毂形成径向密封，解决了由于零部件加工误差造成的密封端面的端面比压不恒定而造成的密封失效的问题，轴向定位孔的设置，能够进一步提高集装式机械密封安装的稳定性；并在大气侧使用水密封，防止具有腐蚀性等有毒有害介质渗漏入大气，使密封效果更好，同时还能对介质侧密封面和整个密封腔进行冷却、润滑和冲洗；集装式结构装配简单，容易安装和更换，用于浓碱介质的输送，能够正常运行，无任何泄漏，密封效果好，使用安全环保，符合工业生产环保要求，使用寿命长，节省了有害气体处理成本，经济效益显著。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是轴套的结构示意图。

图3是集装式机械密封安装于碱泵上的机构示意图。

1-泵轴，2-轴套，21-台阶式结构，22-环形凹槽，23-轴向定位孔，24-凸型结构，25-径向定位孔，31-第一动环，32-第一静环，33-第一弹簧，34-第一弹簧座，4-压盖，41-冷却水口，5-密封盖，61-第二动环，62-第二静环，63-第二弹簧，64-第二弹簧座，7-o型圈，8-叶轮，81-叶轮轮毂，9-泵体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1-3中所示，一种耐腐蚀碱泵用集装式机械密封，包括轴套2、压盖4以及位于压盖4内侧的介质端密封和位于压盖4外侧的大气端水密封，压盖4上设有冷却水口41，所述轴套2设于泵轴1外，叶轮8通过叶轮轮毂81设于泵轴1的端部，所述轴套2靠近叶轮8的一侧设有由倾斜面连接的台阶式结构21，所述台阶式结构21靠近叶轮8的一侧设有开口朝向泵轴1的环形凹槽22，所述台阶式结构21上设有轴向定位孔23，轴套2远离叶轮8的一侧设有凸型结构24和径向定位孔25；

所述介质端密封包括位于台阶式结构21上的第一动环31以及与第一动环31配合的第一静环32，第一静环32通过静环座与压盖4固定，压盖4上设有第一弹簧座34，第一动环31和第一静环32由第一弹簧座34与静环座之间的第一弹簧33压紧；

所述大气端水密封包括第二动环61，压盖4的远离叶轮8的一侧底部固定连接第二静环62，通过泵轴1的径向定位孔25固定第二弹簧座64，第二动环61和第二静环62通过设于第二弹簧座64上的第二弹簧63压紧。

进一步的，所述环形凹槽22与叶轮轮毂81之间设有o型圈8，该o型圈8与叶轮轮毂81形成径向密封，解决了由于零部件加工误差造成的密封端面比压不恒定而造成的密封失效的问题。

进一步的，所述集装式机械密封用于碱泵，所述碱泵包括泵体9，所述泵体9和压盖4之间设有密封盖5，密封盖5与压盖4之间、压盖4与静环座之间设有o型圈；所述密封盖5靠近叶轮轮毂81的一侧设置为倾斜面，所述倾斜面延伸至介质端密封端面，在现有技术中密封盖5靠近叶轮轮毂81的一侧为多台阶式结构，在实际运行过程中容易形成漩涡，造成结晶物堆积，导致机封失效，而该装置中密封面的合理设计，可以避免出现漩涡，结晶物无无法堆积，保证介质端密封端面的正常工作；所述凸台结构24上方与第二动环61和第二弹簧座64之间设有o型圈，能够保证水密封的密封性；所述第二静环62与轴套2之间存在间隙，能使冷却水对第二静环61和第二动环61充分冲洗和冷却。

作为对上述方案的进一步改进，所述第一弹簧33和第二弹簧63均为多弹簧形式，在密封面上压力均匀，不受轴径变化的影响；第一弹簧33为静止型设计，由于第一动环31和第一静环61的配合作用，配合o型圈将介质与第一弹簧33隔开，避免了第一弹簧33被介质腐蚀或颗粒卡死；所述第一弹簧座34与压盖4为一体式结构，能够使加工与装配更简单，节约生产成本和使用成本；所述集装式机械密封由轴套2、第一动环31、第一静环32、静环座、第一弹簧33、压盖4、第二静环62、第二动环61、第二弹簧63、第二弹簧座64装配得到，能够简化装配和更换步骤，保证密封性，有助于延长机械密封的使用寿命。

所述冷却水口注入冷却润滑液，所述冷却润滑液由以下重量百分比的原料制成：吡啶硫酸锌0.04%、碳酸丙烯酯0.12%、二缩水甘油基苯胺0.1%、硬脂酸镁0.06%、山梨糖醇甘油酸酯0.07%、植物改性料1.5%、余量为水；所述植物改性料的制备方法为：将酸角种子、槐米、白芷分别研粉干燥至含水量为9%后，按重量比4:1:1混合，在相当于其重量5倍质量浓度为60%的酒精中以24.5khz的频率每2分钟更替循环对其提取，20分钟后得到提取液，回收乙醇，浓缩至其体积的1/10，然后加入相当于其重量4.5%的氯化石蜡、1.5%的松香、0.5%的磷酸钠、0.25%的碱土金属磺酸盐，在温度为65℃的条件下搅拌反应35分钟得到。

所述冷却润滑液分散均匀稳定，能有效吸收未反应进入泵体的微量h2s和co2，在水密封区域内具有较好的流动性，不会粘附在水密封区域内，润滑效果好，能够有效散热，能吸附磨损残料并带出，保护动环和静环用碳化钨等材质不受腐蚀，有效减缓其磨损量，延长其使用寿命。

其中轴套2结构的合理设计，能够使集装式机械密封形成一个完整密封的整体，介质端由o型圈与叶轮轮毂形成径向密封，解决了由于零部件加工误差造成的密封端面的端面比压不恒定而造成的密封失效的问题，轴向定位孔的设置，能够进一步提高集装式机械密封安装的稳定性；并在大气侧使用水密封，防止具有腐蚀性等有毒有害介质渗漏入大气，使密封效果更好，同时还能对介质侧密封面和整个密封腔进行冷却、润滑和冲洗；集装式结构装配简单，容易安装和更换，用于输送固含量为40%的介质，运行稳定，无任何泄漏，密封效果好，使用寿命长，符合工业生产环保要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。